懸索橋鋼桁加勁梁拼裝技術(shù)研究

李富強 中交第二公路工程局有限公司

1.工程概況

本文涉及懸索橋位于杭瑞高速貴州省畢節(jié)至都格（黔滇界）公路BD-T9合同段。鋼桁加勁梁是該橋的重要組成部分，以主桁、橫梁為主體框架，增設(shè)了上、下平聯(lián)。主桁架為華倫桁式，其自帶了豎桿構(gòu)件，主桁高4.5m，中心間距27m。橫梁采取的是桁架結(jié)構(gòu)形式，具體可分為上、下橫梁以及斜腹桿，此部分高度與主桁一致。上橫梁設(shè)置為箱型截面形式，除此之外的桿件均為H形斷面。增設(shè)了上、下平聯(lián)，兩部分結(jié)構(gòu)呈X交叉型，各構(gòu)件之間采用高強螺栓連接，全橋共劃分為41個拼裝單元。

2.鋼桁梁的拼裝技術(shù)

鋼桁梁桿件在工廠集中制作，運輸至橋位拼裝場地后進行拼裝。拼裝場采用混凝土硬化，拼裝臺座采用高度50cm直徑800m的鋼管頂部焊接鋼板制成。

合理的拼裝工藝是確保鋼桁梁整體質(zhì)量的關(guān)鍵，現(xiàn)場拼裝流程：主桁及橫梁平面拼裝→立體拼裝（主桁及橫梁連接）→平聯(lián)拼裝→整體調(diào)整→高栓連接→質(zhì)量檢查。拼裝分為臨時拼接和永久拼接兩個階段，其中臨時拼接采用臨時螺栓+沖釘作為連接結(jié)構(gòu)，臨時拼裝要求各桿件單元形成較穩(wěn)定的定位關(guān)系，結(jié)束拼裝后全面檢驗，通過幾何外觀測量的方式分析拼裝情況，滿足要求后再利用高強螺栓連接。永久拼接采用高強螺栓作為連接結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計圖紙高強螺栓緊固方法為扭矩法，即通過控制施工扭矩值對高強度螺栓連接副進行緊固。

桿件的加工及進場順序以及節(jié)段的拼裝順序，應(yīng)與節(jié)段吊裝的順序相適應(yīng)，結(jié)束單個節(jié)段拼裝后，在兩臺80t龍門吊的協(xié)同配合下將成型的鋼桁架轉(zhuǎn)運存放，再依次完成其它節(jié)段的拼裝作業(yè)。

2.1 準(zhǔn)備工作

受地形及交通運輸條件限制，現(xiàn)場只建設(shè)一處鋼桁梁拼裝場。為保證鋼桁梁的順利拼裝，共安裝2臺80t龍門吊和1臺10t龍門吊，2臺80t龍門吊用于片架及桁架的轉(zhuǎn)運、安裝，10t龍門吊主要用于桿件的轉(zhuǎn)運?，F(xiàn)場設(shè)置固定式拼裝平臺和活動式拼裝平臺。固定式拼裝平臺采用鋼管腳手架搭設(shè)，活動式拼裝平臺采用成品移動式腳手架。

2.2 主桁拼裝

確定主桁各桿件軸線，采取的是全站儀放樣的方式，明確軸線具體位置后再使用紅色油漆標(biāo)識，作為桿件拼裝的基線?，F(xiàn)場設(shè)置拼裝支座，以鋼管為原材料經(jīng)加工制得，并打入膨脹螺栓確保其穩(wěn)定性。以設(shè)計圖紙為基準(zhǔn)，利用水準(zhǔn)儀檢測支座標(biāo)高，若存在誤差則及時調(diào)整。各桿件吊裝均在龍門吊的輔助下完成。

2.3 橫梁拼裝

各類拼裝桿件要依據(jù)特定的流程轉(zhuǎn)移至拼裝場地，即上橫梁→斜桿→下橫梁。全程均利用龍門吊完成，根據(jù)事先設(shè)置好的拼裝基準(zhǔn)，利用手拉葫蘆靈活調(diào)整桿件位置，使其滿足要求。

2.4 立體拼裝

以設(shè)計圖紙為基準(zhǔn)，明確該主桁和橫梁兩部分的拼裝要求，利用全站儀精確測量后再進行放樣，得到立體拼裝軸線；關(guān)于各結(jié)構(gòu)的基線，在測量放樣后使用紅油漆標(biāo)識。全面檢驗各個拼裝支座標(biāo)高，針對誤差之處可使用水準(zhǔn)儀調(diào)整。結(jié)束主桁、橫梁兩部分的平面拼裝后，利用龍門吊吊起主桁并使其維持豎直的狀態(tài)，調(diào)整好誤差后配置反拉裝置，從而達到臨時固定的效果。主桁置于指定的安裝區(qū)域，吊裝橫梁使其精準(zhǔn)就位，設(shè)置連接板，安排技術(shù)人員檢驗主桁與橫梁位置，若存在誤差則進行調(diào)整，并設(shè)置臨時反拉裝置，目的在于提高橫梁穩(wěn)定性。此后，在確保各結(jié)構(gòu)位置無誤后，將橫梁與主桁連接為整體。

2.5 平聯(lián)安裝

平聯(lián)也是重要組成部分，具體由桿件和連接板兩部分構(gòu)成。平聯(lián)按照先下平聯(lián)后上平聯(lián)的順序吊裝，下平聯(lián)臨時連接完成后進行上平聯(lián)的吊裝。較特殊的是上平聯(lián)連接，其必須在現(xiàn)場設(shè)置高支座，以滿足拼裝要求。

2.6 拼裝檢查

平聯(lián)安裝完成后，進行桁架拼裝精度的檢查。如果出現(xiàn)超差現(xiàn)象則需要進行相應(yīng)的調(diào)整。

2.7 臨時連接

桿件的臨時連接在無日照條件下進行，桿件的臨時連接采用臨時螺栓（M24普通螺栓）和沖釘，每個節(jié)點臨時螺栓不得少于節(jié)點螺栓總數(shù)的1/3，且不得少于3個；沖釘?shù)臄?shù)量不宜多于臨時螺栓數(shù)量的30%，且不得少于2個；臨時螺栓和沖釘應(yīng)均勻布置。

2.8 高栓連接

（1）高強螺栓及摩擦面的檢驗。高強度大六角頭螺栓連接副應(yīng)進行扭矩系數(shù)、螺栓楔負載、螺母保證載荷檢驗，扭矩系數(shù)平均值0.110～0.150，扭矩系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.0100。摩擦面的抗滑移系數(shù)按規(guī)定進行檢驗。

（2）高栓施擰。在鋼桁梁各桿件連接處臨時連接轉(zhuǎn)換成高栓連接的順序為：先在空余孔內(nèi)穿高強的螺栓，然后用高強螺栓逐顆替換（拔出1顆臨時螺栓，安裝1顆高強螺栓）臨時螺栓，最后逐顆替換沖釘。在全部連接孔都換成高強螺栓后，進行高強螺栓的初擰、終擰。

高強度大六角頭螺栓連接副的擰緊應(yīng)分為初擰、終擰。初擰扭矩為終擰扭矩的50%左右。初擰或復(fù)擰后的高強度螺栓應(yīng)用顏色在螺母上標(biāo)記（初擰后涂紅色，終擰后涂綠色）。終擰后的高強度螺栓應(yīng)用綠色在螺母上標(biāo)記。高強度大六角頭螺栓連接副的初擰、終擰在1d內(nèi)完成。

（3）過程控制。高栓的儲運、檢驗、試驗室以及庫房的建設(shè)應(yīng)滿足要求。高強度螺栓長度l保證在終擰后，螺栓外露絲扣為2～3扣。

大六角頭高強度螺栓施工所用的扭矩扳手，班前必須校正（出庫校正），其扭矩相對誤差應(yīng)為士5%，合格后方準(zhǔn)使用。校正用的扭矩扳手，其扭矩相對誤差應(yīng)為士3%。大六角頭高強度螺栓擰緊時，應(yīng)只在螺母上施加扭矩。M24（10.9s）級高強度大六角頭螺栓施工預(yù)拉力為250kN。高強度螺栓在初擰、復(fù)擰和終擰時，連接處的螺栓應(yīng)按一定順序施擰，確定施擰順序的原則為由螺栓群中央順序向外擰緊，從接頭剛度大的部位向約束小的方向擰緊。

當(dāng)不能自由穿入時，該孔應(yīng)用鉸刀進行修整。修整后孔的最大直徑不應(yīng)大于1.2倍螺栓直徑，且修孔數(shù)量不應(yīng)超過該節(jié)點螺栓數(shù)量的25%。修孔前應(yīng)將四周螺栓全部擰緊，使板迭密貼后再進行鉸孔，嚴(yán)禁氣割擴孔。

2.9 節(jié)點板位置涂裝

高強度螺栓在安裝完成后，高強螺栓的涂裝與其連接處構(gòu)造外表面相同，統(tǒng)一涂裝。高強度螺栓擰緊檢查驗收合格后，連接處板縫隙≤0.5mm時，用油漆調(diào)制膩子密封處理；縫隙＞0.5mm時，用密封膠密封。

3.鋼桁加勁梁安裝控制特點

3.1 鋼桁加勁梁施工順序

根據(jù)懸索橋的工作特性，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形現(xiàn)象受多方面因素影響，其中安裝順序是主要的影響因素之一。本項目由跨中向兩端對稱安裝，并委托專業(yè)的監(jiān)控單位進行線型及內(nèi)力檢測。

3.2 鋼桁梁固結(jié)

前期安裝時，各節(jié)段采取的是臨時鉸接的方式，此后再固結(jié)鋼桁梁。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特點，鋼桁梁是重要的承受結(jié)構(gòu)，其上方鋪設(shè)了重量較大的橋面板，若該結(jié)構(gòu)的安裝時間發(fā)生在固結(jié)前，必須對加勁梁的各節(jié)段采取處理措施，即鉸接，此時其無需承擔(dān)彎矩；若橋面板安裝發(fā)生在固結(jié)之后，此時各節(jié)段都將承受彎矩。因此，后者存在局限之處，即加勁梁需在原基礎(chǔ)上額外承受更多負荷。

（1）二期恒載等代壓載。結(jié)束主梁吊裝后，并要對其執(zhí)行二期恒載等代壓載，此處采取的是砂箱加載的方式。加強對各項指標(biāo)的檢驗，如主纜線形、荷載值等，根據(jù)實際情況確定加載量。

（2）鋼桁梁固結(jié)。此處采取的是由跨中向兩岸的方式，并遵循對稱原則，依次完成各個接口的連接。考慮到桁架存在拼裝誤差的問題，需處理梁段接縫，于該處增設(shè)異形板，以免在固結(jié)時形成附加應(yīng)力而對整體穩(wěn)定性造成影響。

（3）橋面板連接。在此之前調(diào)整板縫，確保其寬度在25mm內(nèi)，在此基礎(chǔ)上調(diào)整面板，使其與周邊面板相協(xié)調(diào)。螺栓連接時，可以使用適量的填塞板，目的在于減小拼裝誤差。

4.結(jié)束語

基于上述所提出的方法，結(jié)果表明本橋的加勁梁施工效果良好，具有穩(wěn)定、高效的特點，能夠為懸索橋其它環(huán)節(jié)的施工提供幫助，因此該技術(shù)具有一定的參考價值。